董影超

摘 要：本文結合某樹脂企業(yè)的具體案例，介紹了丙烯酸樹脂生產(chǎn)車間布置及工藝設置情況。針對反應釜潛在的火災爆炸危險性，采用道化學分析法對反應釜進行定量分析。該反應釜火災爆炸指數(shù)為192，傷害半徑49.15m，傷害面積0.8×104m2，其危險等級非常大。用已采取的安全措施對該單元安全進行補償，經(jīng)補償后火災爆炸指數(shù)為10.3.68，危險等級屬“中等”，實際最大可能財產(chǎn)損失可降低47%。

關鍵詞：丙烯酸樹脂;反應釜;道化學;火災爆炸

1 引言

丙烯酸樹脂反應為聚合反應，其主要危險為由于迅速聚合集聚放熱而壓力升高導致爆炸，而且超壓導致的爆炸可能引起次生的火災事故。故本文采用美國道化學公司的火災、爆炸危險指數(shù)評價法，對樹脂反應釜進行風險評價，使操作管理者了解樹脂反應釜的危險程度，便于后期的安全管理。

2 案例基本情況

某樹脂公司位于市規(guī)劃的化工區(qū)內，丙烯酸樹脂車間總體四層，鋼筋混凝土框架結構，耐火等級二級。其西側為生產(chǎn)區(qū)，東側為輔助區(qū)，二者之間采用耐火極限大于等于4h的混凝土抗爆墻相隔。生產(chǎn)區(qū)一層主要進行成品的灌裝;二層設置1個30m3丙烯酸樹脂反應釜;三層為滴加罐，四層為計量罐。輔助區(qū)為品控室及操作控制室。

生產(chǎn)區(qū)設置可燃氣體報警器及防爆事故通風裝置，其內電氣設施均為防爆型，地面采用不發(fā)火花地面。

車間外設置排水溝，事故情況下，事故水可通過排水溝排入廠區(qū)事故水池，統(tǒng)一由有資質單位進行處理。

廠區(qū)整體有消防水供應系統(tǒng)，消防水壓<690kPa，車間設置全自動泡沫噴射系統(tǒng)，其內配備了手提式或移動式干粉滅火器。

工藝設置：

生產(chǎn)丙烯酸樹脂使用的原料主要為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸丁酯、甲苯和過氧化苯甲酸叔丁酯。

首先按工藝配方先將溶劑抽入反應釜內;開啟冷卻水，開攪拌，打開導熱油升溫（先通氮氣趕走空氣）至120℃。按工藝配方稱量好滴加物料，抽入滴加罐，開始滴加混合單體，速度均勻，在規(guī)定時間內滴完。單體滴完后，控制在120～180℃保溫1～2h，追加引發(fā)劑，保溫1～2h后，降溫過濾后包裝。

反應釜材質為SUS304，操作壓力在0.4MPa左右，反應釜設計壓力0.9MPa。

反應釜采用PLC的自動控制系統(tǒng)，對所有重要的工藝參數(shù)，包括反應釜溫度、壓力、重量、攪拌電機電流、廢氣濃度等均設報警及聯(lián)鎖控制。具體如下：

①反應釜采用溫度和壓力的報警和聯(lián)鎖、緊急切斷物料供應系統(tǒng);

②反應壓力為0.4MPa，反應釜內壓力達到4.5MPa時自動開啟氣動閥瀉壓到廢氣管線;

③反應釜攪拌控制聯(lián)鎖，攪拌器配備應急電源;

④反應釜設置安全閥和爆破片，以防止壓力超高造成反應釜破壞造成的泄漏;

⑤反應釜可以通過停止加入引發(fā)劑、冷卻等方式終止反應。

3 運用道化學對該企業(yè)工藝反應的定量分析

3.1 定量分析過程

現(xiàn)將反應釜作為分析的危險單元。該反應釜涉及的物質主要為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸丁酯、甲苯和過氧化苯甲酸叔丁酯。

上述物質均具有易燃易爆危險性，其物質系數(shù)和特性見表1。

通過比較，選取物質系數(shù)較高且燃燒熱較大的物質苯乙烯的物質系數(shù)值進行分析，即反應釜工藝單元MF=24。

3.1.1 確定一般工藝過程危險系數(shù)F1和特殊工藝過程危險系數(shù)F2

按照第七版所規(guī)定的取值原則，結合裝置的實際情況，反應釜單元危險系數(shù)分析和火災、爆炸指數(shù)分析結果見表2。

根據(jù)火災、爆炸危險指數(shù)（F&EI）與危險等級對照表（表3）劃分的標準進行判斷，反應釜單元F&EI=192，危險等級是非常大。

3.1.2 安全措施補償系數(shù)的確定

安全補償措施系數(shù)見表4。

補償后火災爆炸指數(shù)為103.68，危險等級是中等。

單元危害系數(shù)：由F3=8，MF=24，查相關資料得該單元危害系數(shù)為0.89。

假設該評價單元影響區(qū)域內的財產(chǎn)價值（裝備、設施等的總投資）為A萬元，以此計算出最大可能的財產(chǎn)損失A1萬元和實際可能的財產(chǎn)損失A2元。

3.1.3 最大可能財產(chǎn)損失A1

A1=影響區(qū)域內的財產(chǎn)價值A×單元危害系數(shù)×0.82

=A×單元危害系數(shù)×0.82

=A×0.89×0.82=0.73A（萬元）

3.1.4 實際最大可能財產(chǎn)損失A2

A2 =最大可能財產(chǎn)損失A1×C（安全措施補償系數(shù)）

= 0.73A×0.54

=0.39A（萬元）

3.2 分析結果

從計算結果可以看出，丙烯酸樹脂反應釜的火災爆炸指數(shù)為192，其危險等級是非常大。一旦反應釜內的物料發(fā)生火災、爆炸事故，將會把以反應釜為中心，半徑49.15m以內區(qū)域范圍的設備、設施暴露在本單元發(fā)生的火災、爆炸環(huán)境中，可造成的最大財產(chǎn)損失為0.73A萬元。經(jīng)補償后火災爆炸指數(shù)降低為103.68，危險等級屬“中等”，實際最大可能的財產(chǎn)損失降到0.39A萬元。因此，通過采取安全措施對該單元進行安全補償，可以使財產(chǎn)損失降低47%。

4 結論

通過對丙烯酸樹脂反應釜的定量計算分析可以看出，設置有效的安全聯(lián)鎖及安全保障措施是十分必要的。

參考文獻：

[1]楊昆，孫世群，郭樹松.道化法在火災爆炸危險性評價中的應用[J].安徽化工，2007（03）.

[2]王曉.乙腈罐區(qū)道化法火災危險性分析[J].安全，2010（04）.